FR2863747A1 - Fiabilisation des cartes dual interface par grille continue - Google Patents

Abstract

Une carte à microcircuit comporte un corps de carte dans l'épaisseur duquel sont ménagées des bornes (3, 4) de connexion à un premier composant, et un second composant (20) comprenant ce microcircuit (22) et des contacts internes (23, 24) connectés à ces bornes de connexion par un matériau de liaison mécanique et électrique, caractérisée en ce que l'une au moins des zones de connexion constituées par les bornes de connexion et les contacts internes a une géométrie comprenant des brins de piste conducteurs (3A, 4B) séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins de piste.

Description

Domaine de l'invention

L'invention concerne une carte à microcircuit comportant un corps de carte portant un microcircuit et dans l'épaisseur duquel sont prévues des bornes de connexion à un composant que l'on veut connecter à des contacts internes de ce microcircuit. Elle vise en particulier, mais non exclusivement, des cartes du type à double interface, c'est-à-dire des cartes qui fonctionnent à la fois grâce à des données transmises par des contacts externes affleurant la surface de la carte (selon la norme ISO 7816) et grâce à des données transmises sans contact, via une antenne. Une telle carte est souvent dénommée Dual Interface ou Combi .

On connaît des cartes de ce type d'après le document FR-2716281; ces cartes comprennent un corps de carte et un même microcircuit pour ces deux types de transmission. Le microcircuit y fait partie d'un module (parfois aussi appelé vignette) comportant un film-support portant ce microcircuit sur une face interne. Ce film-support comporte également, sur sa face externe, des contacts externes connectés au microcircuit et, sur sa face interne, des contacts internes également connectés au microcircuit et coopérant avec des bornes ou terminaux de connexion de l'antenne, situées dans l'épaisseur de la carte. Ce module est fixé dans une cavité du corps de carte dans l'épaisseur duquel est réalisée l'antenne, et les bornes de l'antenne, réalisées dans l'épaisseur de cette carte, sont accessibles dans cette cavité.

Problème technique Le marché de ces cartes Dual Interface devient mature, mais une des problématiques techniques de ces produits demeure leur fiabilité, en particulier en ce qui concerne la connexion électrique et mécanique entre le module et l'antenne.

En règle générale, la fabrication d'une carte Dual Interface consiste à préparer un film généralement en polymère (PVC, PET, polycarbonate), appelé inlay, sur lequel on crée des pistes électriquement conductrices (en cuivre ou en encre conductrice) devant former l'antenne, puis à laminer cet inlay entre des couches, généralement de polymère, jusqu'à obtenir le corps de carte d'épaisseur voulue. On réalise alors une cavité dans ce corps de carte, avant de procéder à une opération dite d'encartage, selon laquelle on fixe dans cette cavité le module, préparé par ailleurs en sorte d'avoir sur son microcircuit une partie radiofréquence adaptée à coopérer avec cette antenne. Cette fixation doit à la fois assurer une liaison mécanique entre le module et le corps de carte et une connexion électrique entre la partie radio-fréquence et l'antenne.

Cette fixation implique une bonne adhérence, une bonne mise en regard des surfaces à connecter électriquement, sans pour autant conduire à une dégradation des éléments à fixer.

Les techniques de connexion entre module et antenne sont peu nombreuses. On connaît ainsi l'utilisation de colles conductrices ou de pâtes conductrices, mais l'utilisation d'adhésifs anisotropes (selon une direction perpendiculaire entre les surfaces à relier) est actuellement jugée la méthode de connexion la plus prometteuse.

Les colles anisotropes (on parle parfois aussi d'adhésifs anisotropes lorsque cette colle est présente sous la forme d'un film plutôt que d'une pâte) comportent deux composantes distinctes: É Une masse adhésive (polyester, ou phénolique ou autre) réactivable à chaud et sous pression, créant la fonction de collage, Des particules métallisées, de verre ou de polymères, noyées dans cette masse, et utilisées pour connecter électriquement les parties à coller.

Adhérence et conduction électrique Les masses adhésives ont en général une assez bonne adhérence sur les matériaux dont sont couramment réalisés les corps de carte ou les films-supports, du PVC le plus souvent, mais une plus faible adhérence sur les pistes électriquement conductrices, généralement en cuivre, qui constituent les bornes de connexion l'antenne.

D'autre part, la densité surfacique (parallèlement aux surfaces à coller) des particules métallisées présentes dans la masse adhésive (environ de 40 à 150/mm2) est calculée de façon à ne pas permettre de conduction électrique latérale (risques de fuites électriques sur les parties à isoler).

Mais la conduction électrique dans l'axe Z (celui de l'épaisseur) ne se fait bien qu'à partir d'un seuil minimum, typiquement de l'ordre de 30 particules /mm2.

Compte tenu des tailles moyennes de ces particules mais également de la distribution de leurs diamètres (25pm min/ 55pm max), l'obtention d'une bonne connexion électrique nécessite de prévoir, lors de la conception du produit, une surface de cuivre supérieure à un seuil donné.

Mais, puisque augmenter la surface de cuivre équivaut à réduire l'adhérence globale de l'adhésif, avec donc un risque de décollement ultérieur du module, et par conséquence un risque de déconnexion électrique entre l'antenne et le microcircuit et donc de non fonctionnalité du produit (il ne faut pas oublier que l'application principale pour le moment de ces cartes est le transport, d'où une utilisation quotidienne des cartes, d'où l'exigence d'un niveau de fiabilité élevé), on comprend qu'il y a un compromis à définir entre adhérence et conduction électrique, auquel correspond un rapport donné entre surface de cuivre et surface globale de collage; un rapport de 10 à 20 % peut paraître une valeur acceptable à cet égard.

Superposition des contacts internes et des bornes de connexion L'opération de lamination qui consiste à presser à chaud et sous pression des feuilles plastiques, par exemple en PVC, de part et d'autre de l'inlay comportant les antennes, pose le problème du positionnement de ces antennes par rapport à la future découpe des corps de cartes et de leurs cavités.

Les feuilles étant opaques, l'utilisation de fibres optiques éclairant par transmission des motifs d'alignement prévus dans ces feuilles ne règle que partiellement ce problème de décalage. La précision demandée est en effet actuellement de +I-0.5mm, mais plus de 25% des produits peuvent présenter des décalages allant jusqu'à 0.8mm voire plus; dans ce cas, lors de l'encartage, la superposition des contacts internes du module et des bornes de connexion de l'antenne est mauvaise et entraîne une forte réduction de la surface réelle de contact électrique Déformation des feuilles plastiques du fait des bornes de connexion.

Lors de la lamination conduisant à l'assemblage des feuilles formant le corps de carte, le flux thermique dans le sens de l'épaisseur des feuilles à assembler rencontre, soit uniquement du PVC (ou autre polymère) soit le matériau électriquement conducteur, du cuivre le plus souvent, inséré sur l'inlay pour former les pistes ou les bornes de connexion.

Le cuivre, n'ayant pas la même conductibilité thermique que les matériaux plastiques des feuilles, fait office de radiateur et modifie le gradient de température (cela est également vrai pour les autres matériaux conducteurs). Au refroidissement, des contraintes se créent dans l'empilage de feuilles plastiques entre les zones 100% plastiques et les zones plastiques+Cuivre, d'où apparition de reliefs correspondant à la forme de l'antenne et de ses bornes de connexion.

Ceci pose un double problème: É problème d'esthétique, et É difficultés pour la réalisation correcte de la personnalisation graphique ultérieure de la carte (impression sur la surface extérieure non plate de l'empilement).

L'invention a pour objet une carte à microcircuit comprenant, dans l'épaisseur de son corps de carte, des bornes (au moins une borne) de connexion à un composant qui ont une géométrie conduisant à une bonne fiabilité du contact électrique entre ces bornes de connexion et des contacts internes d'un ou du module portant ce microcircuit, tout en assurant une bonne liaison mécanique, en éliminant le problème de positionnement des bornes de connexion dans le corps de carte (voire la tolérance de positionnement des contacts internes du module lors de l'encartage), et en minimisant les déformations susceptibles d'apparaître lors de la lamination des feuilles pour former le corps de carte.

Les problèmes précités à propos de la fiabilité de la liaison électrique se pose aussi bien pour les contacts internes que pour les bornes de connexion (en ce qui concerne l'adhérence des surfaces en regard), de sorte que, de manière tout à fait générale, l'invention a pour objet une carte à microcircuit comprenant, dans son épaisseur, au moins une borne de connexion à un premier composant et/ou au moins un contact interne d'un second composant comportant ce microcircuit, dont la géométrie conduit à une bonne fiabilité du contact électrique entre ces bornes de connexion et ces contacts internes.

Il mérite d'être noté que ces problèmes, exposés ci-dessus à propos des cartes Dual Interface se retrouvent très généralement dès lors que l'on cherche, dans une carte à microcircuit, à connecter des contacts internes d'un module à des bornes de connexion d'un composant qui sont ménagées dans l'épaisseur du corps de cette carte. C'est ainsi que ces problèmes sont susceptibles d'apparaître lorsqu'on cherche à se connecter à une antenne, mais aussi à un écran de visualisation, à un capteur de chaleur, à une batterie, à un capteur d'empreintes digitales, etc. Plus généralement, les problèmes cités se posent dès lors que l'on veut connecter un premier composant (antenne, capteur ou autre) à un second composant (module, autre capteur ou autre) comprenant un microcircuit.

Par ailleurs, les problèmes précités sont sensibles non seulement avec un adhésif anisotrope, mais aussi, quoique peut-être avec une moindre ampleur, avec d'autres types de matériaux de liaison mécanique et électrique.

Exposé de l'invention L'invention propose à cet effet une carte à microcircuit comportant un corps de carte dans l'épaisseur duquel sont ménagées des bornes de connexion à un premier composant, et un second composant comprenant ce microcircuit et des contacts internes connectés à ces bornes de connexion par un matériau de liaison mécanique et électrique, caractérisée en ce que l'une au moins des zones de connexion constituées par les bornes de connexion et les contacts internes a une géométrie comprenant des brins de piste conducteurs séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins.

II mérite d'être noté que la seule différence entre les premier et second composants est que l'on choisit arbitrairement de désigner le composant comportant le microcircuit comme étant le second composant et que, notamment, aussi bien les bornes de connexion que les contacts internes sont dans l'épaisseur du corps de carte.

Par brin on entend selon l'invention une portion de piste conductrice, c'est-à-dire une couche mince ou épaisse au sens des technologies microélectroniques, par exemple déposée par lithographie, dont la largeur est sensiblement plus faible que leur longueur, dans un rapport d'au moins 3.

Ainsi définie, l'invention peut paraître présenter des similitudes avec l'enseignement du document WO-98/38598 qui concerne la connexion d'un module à une antenne en fil dont les extrémités sont repliées en épingles à cheveux. Il convient toutefois de noter que, si ce document mentionne la possibilité de réaliser des zones de connexion par dépôt et délimitation, c'est pour rejeter cette technologie qui est jugée conduire à des bornes de connexion de trop grandes dimensions. C'est pourquoi il enseigne d'utiliser un fil qui est disposé sur une face d'une couche mais qui, dans la zone de connexion, est forcé à traverser cette couche de place en place pour permettre la connexion avec un module; en effet, l'antenne en fil est formée sur une face opposée à celle où se font les connexions. Il en découle que la zone de connexion en regard des contacts internes du module est formée de petits îlots conducteurs; il s'agit de simples points et certainement pas de brins.

Actuellement la forme des bornes de connexion est très souvent rectangulaire ou circulaire, et la surface massive de matériau conducteur (de cuivre le plus souvent) est de plusieurs mm2.

Selon l'invention, on remplace, sur une aire de connexion au moins égale, ces formes massives par des géométries (de peignes, de boucles ou de grilles, notamment) formant une alternance de brins conducteurs et de zones libres.

Dans la mesure où les problèmes que l'invention vise à résoudre sont principalement liés à la géométrie des bornes de connexion, un cas particulièrement avantageux est celui où ce sont les bornes de connexion qui ont une géométrie comprenant de tels brins de piste séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins de piste. Cela résout en particulier le problème lié aux surépaisseurs dues aux zones de connexion massives, tout en laissant libre, dans l'aire de la borne de connexion, des zones de meilleure adhérence que le matériau conducteur constitutif des brins de piste.

Le fait que les zones de connexion soient formées de brins conducteurs et de zones libres (laissant accès, pour le matériau de fixation, au matériau sur lequel sont formés les brins de piste) permet de prévoir des zones de connexion (c'est-à-dire des zones où une connexion sera possible, même si, après montage, la connexion se fait effectivement sur une aire plus faible) très vastes. Il est donc possible de prévoir que les bornes de connexion soient contiguës, ce qui ne pose pas de problème particulier du point de vue isolation des bornes l'une vis-à-vis de l'autre dès lors qu'on utilise un adhésif ou colle anisotrope comme matériau de liaison mécanique et électrique. II peut être noté à cet égard qu'un tel adhésif anisotrope n'est pas utilisable en pratique avec un fil en raison de ce que, avec un fil, la zone disponible pour une connexion selon la direction de connexion est trop faible.

De manière préférée les brins de piste sont électriquement montés en parallèle. II est clair qu'un tel montage en parallèle serait impossible avec une antenne en fil telle que la propose le document WO-98/38598 précité. Mais un montage en parallèle a l'avantage sur un montage en série que, en cas de détérioration d'un brin, les conséquences sont bien moindres sur la performance d'ensemble en cas de montage en parallèle que dans le cas d'un montage en série: dans un cas, les autres brins restent disponibles pour participer à la connexion, alors que dans l'autre cas, seule une partie d'entre eux reste disponible. Une des conséquences est qu'il est possible de prévoir pour les brins de piste des épaisseurs faibles, typiquement plus faibles que celles classiquement utilisées pour des pistes d'antenne (typiquement de l'ordre de 35 microns) sans risque trop important (lié aux opérations de formation des pistes où d'encartage, c'est-à-dire de montage du module dans le corps de carte) sur la qualité de la connexion au sein de la carte finale: il en découle de moindres perturbations géométriques dans l'épaisseur de la carte finale, et contribue à résoudre le problème technique visé par l'invention. C'est ainsi que, de manière avantageuse, les brins conducteurs ont une épaisseur au plus égale à 30 microns, de préférence au plus égale à 15 microns (par exemple de l'ordre de 12 microns).

Selon d'autres caractéristiques préférées de l'invention, éventuellement combinées: - ces brins croisent au moins un autre brin conducteur transversalement à ceux-ci: le fait de relier ces brins a pour avantage d'augmenter les points possibles de connexion aux contacts internes du module, tout en minimisant les conséquences de la dégradation de l'un de ces brins, - ces brins croisent cet autre brin en leurs extrémités, ce qui correspond à une occupation maximale de la surface de liaison mécanique, ces brins croisent une pluralité d'autres brins conducteurs en sorte de former une grille conductrice, ce qui correspond à un optimum du point de vue conduction électrique, sans pour autant avoir à recouvrir la totalité de la surface de liaison avec du matériau conducteur, - cette grille conductrice comporte des mailles d'au moins deux tailles différentes, définissant des zones présentant des rapports différents entre la surface de brins et la surface totale, ce qui permet de s'adapter à la géométrie des contacts internes avec lesquels ces bornes de connexion doivent coopérer, - ces brins se referment sur eux en sorte de former des boucles, ce qui correspond à une autre configuration facile à mettre en oeuvre, ces boucles se coupent, ce qui permet d'obtenir les mêmes avantages qu'avec un maillage de brins rectilignes, - certains au moins des brins ont une disposition périodique, ce qui est commun aux configurations précitées de grilles ou de boucles, - ces brins conducteurs sont répartis en deux lots sensiblement symétriques l'un de l'autre, ce qui permet de simplifier la configuration des bornes de connexion (le dessin de l'une donne l'autre) tout en équilibrant la tenue mécanique des deux bornes, le second composant est avantageusement monté dans une cavité, ce qui permet de loger de manière satisfaisante le microcircuit sans avoir à lui 15 fixer des contraintes trop sévères d'encombrement, - cette cavité est de préférence débouchante, ce qui correspond notamment au cas où le second composant est un module, - ces bornes de connexion comportent des brins montés en parallèle et orientés vers le centre de la cavité, ce qui permet notamment une bonne conduction avec les contacts internes lorsqu'ils sont disposés, par contre, selon une configuration en anneau, ces bornes de connexion sont disposées en regard de part et d'autre de cette cavité, - ces bornes de connexion sont disposées sur des gradins bordant la cavité, ce qui permet la fixation de modules comportant un microcircuit volumineux, étant rappelé (voir ci-dessus) qu'elles peuvent être contiguës en sorte d'occuper conjointement presque toute la surface du gradin lorsqu'on souhaite maximiser l'aire disponible pour réaliser la connexion, - les contacts internes du second composant ont une géométrie comportant des brins de piste conducteurs (indépendamment du fait que les bornes de connexion en soient formées, ou non) ; il est clair que la plupart des avantages mentionnés ci-dessus à propos de caractéristiques avantageuses des bornes de connexion formées de brins de piste peuvent se retrouver pour les contacts internes, notamment lorsque ceux-ci sont, de manière préférée, montés en parallèle, - bien entendu il est tout particulièrement intéressant qu'aussi bien les bornes de connexion que les contacts internes comportent des brins de piste conducteurs: il est recommandé que ces brins aient des directions différentes en sorte de se croiser, - la surface totale des contacts internes est inférieure à la surface totale des bornes de connexion, - les brins des bornes de connexion et ceux des contacts internes sont en regard en des zones dont la surface globale est d'au moins 1.8 mm2, - le rapport entre la surface de matériau conducteur et la surface libre de matériau sous-jacent est compris entre 20% et 40%, de préférence entre 25% et 35% environ, - le second composant est un module comportant un film-support sur la face interne duquel est rapporté le microcircuit et les contacts internes tandis que sur la face externe sont ménagés des contacts externes; en variante, ce second composant peut être un capteur d'empreintes digitales, un écran de visualisation, etc., - le composant est une antenne réalisée dans l'épaisseur du corps de carte, - les bornes de connexion comportent des brins qui ont une largeur qui est sensiblement égale à celle des pistes de l'antenne, - la largeur des brins des bornes de connexion est comprise entre 25 100 microns et 400 microns, - la largeur des brins des contacts internes est comprise entre 150 microns et 500 microns.

Description de l'invention

Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre indicatif non limitatif en regard des dessins annexé sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée du corps d'une carte selon l'invention, dans une étape intermédiaire de fabrication de cette carte, la figure 2 est une vue en coupe éclatée de ce corps, dans cette étape, la figure 3 est une vue en perspective de ce corps avant mise en place d'un module, la figure 4 est une vue en coupe de ce corps, avant cette mise en place, la figure 5 est une vue schématique montrant ce corps et le module sur le point d'y être mis en place, la figure 6 est une vue en coupe de détail montrant la cavité du corps de carte dans laquelle le module a été mis en place, la figure 7 est une vue de dessous de cette carte, montrant les bornes de connexion et les contacts internes, par transparence au travers du corps de carte, la figure 8A est une vue de détail d'une autre géométrie de bornes de connexion, en forme de grille, la figure 8B est une vue de détail d'une variante de cette géométrie, avec la même épaisseur de brins conducteurs qu'à la figure 8A mais avec une plus petite taille de maille, la figure 8C est une vue de détail d'encore une autre variante de cette géométrie, avec la même épaisseur de brins qu'aux figures 8A et 8B, mais avec une taille de maille encore plus petite, la figure 9 est une vue de détail d'une autre géométrie de bornes de connexion, avec des tailles de maille différentes, à l'intérieur du contour de la cavité du corps de carte, la figure 10 est une vue représentant schématiquement la superposition de contacts internes d'un module et des bornes de connexion selon un autre mode de réalisation, en forme de grilles formées sur un gradin bordant la cavité, la figure 11 est une autre vue représentant la superposition de contacts internes d'un module avec des bornes de connexion, selon un autre mode de réalisation, avec des brins globalement orientés vers le centre de la cavité, la figure 12 est une autre vue représentant la superposition des contacts internes d'un module et des bornes de connexion selon encore un autre mode de réalisation, avec des brins en boucles, et la figure 13 est une autre vue représentant la superposition des contacts internes d'un module et des bornes de connexion selon encore un autre mode de réalisation, avec des brins en zig-zag.

Les figures 1 à 7 représentent des étapes de réalisation d'une carte à microcircuit du type Dual Interface selon un mode de réalisation selon l'invention.

Les figures 1 et 2 représentent un empilement de feuilles destiné, par son assemblage, à former le corps de cette carte.

A l'intérieur de cet empilement est disposée une feuille 1 appelée inlay sur laquelle a été déposée une antenne unitaire 2, sous la forme de pistes sensiblement planes 2A, terminées par deux bornes de connexion 3 et 4.

Selon l'invention, l'une au moins des zones de connexion constituées par ces bornes de connexion ou par les contacts internes avec lesquels ces bornes doivent coopérer ont une géométrie comportant des brins de piste conducteurs séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins.

Plus particulièrement, dans l'exemple ici considéré, ces bornes de connexion ont une géométrie comprenant des brins conducteurs 3A et 4A avantageusement montés en parallèle, en étant séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins. En effet, ces bornes de connexion sont formées de brins partant d'un contour externe, ici de forme globalement rectangulaire et formé de deux C se faisant face, repérés 3B ou 4B. Les brins de chaque borne s'étendent ici jusqu'à un autre brin conducteur 3C ou 4C qu'ils croisent en leurs extrémités. Cet autre brin de chaque borne est ici parallèle à l'autre brin de l'autre borne. 10

Dans l'exemple considéré, ces brins sont même disposés, géométriquement, parallèlement les uns aux autres, selon des directions différentes au sein de la borne 3 et au sein de la borne 4, respectivement.

Ces brins sont avantageusement des pistes de même nature que les pistes constituant les spires de l'antenne, du cuivre en pratique. Et leur largeur ainsi que leur épaisseur sont de préférence égales à celles de ces spires. En variante ces brins de piste sont en aluminium.

L'antenne 2 est ici représentée à titre individuel. En réalité ces antennes sont reçues sous forme de grandes planches rectangulaires, par exemple de 591 mm x 370mm comportant 36 antennes (6x6) réparties avec un pas en X de 91.2mm et un pas en Y de 57mm.

L'inlay 1 est classiquement réalisé en PVC de 200pm d'épaisseur et les spires sont formées d'une couche de cuivre de 35pm d'épaisseur et de 120pm de largeur, photogravée représentant le dessin de l'antenne. D'autres matériaux sont possibles pour l'inlay, notamment verre époxy, polyéthylène téréphtalate (PET ou PETS), polycarbonate, polyimide, ABS, etc. tandis que les spires peuvent être en un autre matériau conducteur tel que l'aluminium.

Les pistes constituant ici l'antenne s'interrompent en deux points 2B et 2C destinés à être reliés électriquement sous le plan de ces pistes, par un pont non représenté de tout type connu approprié réalisé sur la face inférieure de l'inlay.

Les feuilles entre lesquelles l'inlay 1 est disposé à la figure 1 sont en fait multiples, ainsi que cela ressort clairement à la figure 2.

Cet inlay est tout d'abord interposé entre deux couches 11 et 11' ayant un rôle de compensation, elles-mêmes longées par deux couches d'impression 12 et 12' recouvertes de deux couches de couverture 13 et 13', généralement transparentes. Ces couches 11-13 et 11'-13' sont par exemple réalisées en PVC ou matériau équivalent. Les couches de compensation ont notamment pour fonction d'absorber les reliefs dus à la présence des pistes de cuivre, tandis que les couches d'impression sont destinées à recevoir de façon durable des images ou des caractères imprimés. Les couches 11 et 11' ont par exemple une épaisseur de 100 microns, les couches 12 et 12' une épaisseur de microns et les couches 13 et 13' une épaisseur de l'ordre de 40 à 80 microns. L'épaisseur finale est par exemple de l'ordre de 800 microns.

L'assemblage de ces couches se fait par un traitement de lamination à chaud, avec en principe l'application d'une pression schématisée par les flèches apparaissant sur les figures 1 et 2.

Au terme de cette lamination, l'antenne n'est plus visible.

Comme indiqué ci-dessus, cette lamination se fait en pratique sur des feuilles de grande surface. Une opération de calandrage permet ensuite d'isoler chaque corps de carte unitaire.

Les figures 3 et 4 représentent une étape de réalisation d'une cavité destinée à recevoir un module (voir figures 5 à 7).

L'usinage de cette cavité est classiquement réalisé par fraisage.

Dans l'exemple représenté ici, la cavité comporte deux zones 15A et 15B superposées mais de dimensions différentes. Il apparaît ainsi un gradin 16 bordant cette cavité. Ainsi que cela apparaît clairement sur la figure 4, la zone supérieure 15A est découpée dans les couches 11-13 situées audessus de l'inlay, tandis que la zone inférieure 15B, de plus petites dimensions, est creusée dans ces couches 11-13, mais aussi dans l'inlay et dans la couche de compensation inférieure 11'.

L'usinage de cette cavité se traduit par l'enlèvement d'une partie centrale du motif formé conjointement par les bornes de connexion 3 et 4 de la figure 1, mais il subsiste, sur le gradin, des brins conducteurs montés en parallèle et s'étendant jusqu'au bord interne du gradin.

Ce gradin est par exemple situé à 270 microns sous la face supérieure du corps de carte, tandis que la profondeur totale de cette cavité est parexemple 580 microns.

La figure 5 représente, en perspective, le corps de carte des figures 3 et 4, ainsi qu'un module 20 prêt à y être encarté.

Ce module comporte notamment un film-support 21 ici représenté avec sa face interne tournée vers le haut, de sorte qu'on y voit le microcircuit 22, ainsi que des brins conducteurs montés en parallèle formant des contacts internes 23 et 24 de ce module.

Ainsi que cela ressort de la figure 6, ce film-support 21 porte des zones électriquement conductrices sur ses deux faces, à savoir des contacts externes 25 sur sa face externe destinée à être accessible de l'extérieur, et des pistes sur la face interne connectées au microcircuit 22 par des fils conducteurs 26, par exemple en or, et raccordés aux contacts internes 23 et 24. Ces contacts internes sont par exemple en or, voire en palladium ou en cuivre.

Le fait que la cavité comporte un gradin séparant deux zones 15A et 15B facilite la mise en place du module en sorte que ses contacts internes soient en contact avec les bornes de connexion de l'antenne, tout en permettant de loger le microcircuit qui fait saillie vers le bas par rapport au film-support. La zone profonde 15B permet en outre de loger une résine 27 encapsulant ce microcircuit. Cette résine s'étend de préférence jusqu'au fond de cette portion profonde 15B de manière à contribuer à la fixation du module dans la cavité.

La liaison entre les contacts internes du module et les bornes de connexion est assurée par un adhésif 28 dans lequel sont noyées des billes électriquement conductrices.

L'opération d'encartage consiste à déposer la résine dans le fond de la cavité centrale (voir deux gouttes 27A sur la figure 5) et l'adhésif sur l'une des faces à coller (par exemple sur le gradin), et à placer le module préalablement préparé et découpé, dans la cavité et de la coller par pression et chauffage (réactivation de l'adhésif anisotrope).

L'adhésif ou colle anisotrope permet à la fois de relier électriquement les bornes de connexion de l'antenne aux contacts internes du module et de 25 fixer mécaniquement ce module, par sa périphérie, dans la cavité.

La figure 7 montre par en dessous, par transparence au travers des couches inférieures du corps de carte, les brins constitutifs des bornes de connexion et des contacts internes du module.

On observe que les brins 3A constituant la borne de connexion la plus près du bord extérieur du corps de carte croisent les brins 23A constituant le contact interne correspondant du module, tandis que les brins 4A croisent les brins 24A de l'autre contact interne du module. Chaque croisement de ces brins constitue une liaison électrique entre ces bornes et ces contacts.

On comprend aisément que, grâce à cette configuration des bornes de connexion un écart de position de l'antenne par rapport à sa position de consigne par rapport aux bords de carte n'empêche pas la formation d'un nombre significatif de contacts élémentaires entre antenne et module. Les contraintes de tolérance concernant le positionnement de l'antenne dans l'empilement lors de la lamination sont donc beaucoup moins strictes qu'avec les géométries classiques des bornes de connexion. Ces contraintes sont d'autant moins sévères qu'ici, les contacts internes du module sont eux aussi constitués de brins montés électriquement en parallèle.

D'autre part, un décollement local du module vis-à-vis du gradin ne rend pas nécessairement la carte inopérante puisque d'autres sites de contacts subsistent.

Par contre, la zone de gradin occupée conjointement par les brins conducteurs formant l'une des bornes de connexion (ici toute la surface du gradin) est significative, tout en laissant subsister une fraction importante de surface disponible pour une bonne adhérence avec les zones en regard sur le module. La tenue mécanique de la liaison entre la zone de cavité portant les brins conducteurs et la zone du module portant les contacts internes est donc améliorée par rapport au cas de bornes de connexion massives classiques. II mérite d'être noté que cet avantage est déjà obtenu dès lors que les bornes de connexion ont une géométrie comportant des brins montés en parallèle, indépendamment de la géométrie des contacts internes du module, dans la mesure où la tenue mécanique des zones matériau plastique+matériau conducteur entre de tels brins est déjà meilleure qu'entre des zones matériau conducteur+matériau conducteur . Mais la tenue mécanique globale est bien sûr encore meilleure lorsqu'il existe aussi bien dans les bornes de connexion que dans les contacts internes des zones de matériau plastique en regard d'autres zones de matériau plastique.

Par ailleurs, les brins constituant ces bornes de connexion étant généralement étroits, ils génèrent, lors de la lamination, bien moins de déformation des couches de compensation que des bornes de connexion massives classiques.

Ainsi que cela vient d'être détaillé, les avantages précités sont déjà obtenus dès lors que les bornes de connexion sont formés de brins conducteurs montés en parallèle, indépendamment de la géométrie des contacts internes du module, mais sont bien sûr renforcés lorsque ces contacts internes sont eux aussi formés de brins conducteurs montés en parallèle.

On comprend aisément qu'en jouant sur les importances relatives de la largeur des brins conducteurs et la largeur des espaces les séparant, surtout s'il y a de tels brins conducteurs sur le module, on peut définir à volonté un compromis entre conduction électrique et adhérence mécanique: un espacement relativement important correspond à une très bonne adhérence, tandis qu'une plus forte densité surfacique de matériau conducteur conduit une très bonne conduction électrique.

Ce qui précède a été exposé dans le cas où le module est fixé à la cavité au moyen d'un adhésif anisotrope, mais il faut bien comprendre que des avantages similaires se retrouvent avec d'autres agents de liaison, tels que des colles conductrices, ne serait-ce qu'en ce qui concerne les déformations des couches de compensation dues à la présence des bornes de connexion.

II mérite d'être noté que lorsque le second composant a une hauteur constante, il n'est plus nécessaire de prévoir un gradin bordant la cavité, et celle-ci peut avoir une forme simple, avec une section horizontale constante sur toute sa profondeur.

Après que le module a été fixé dans la cavité, la carte est complète du point physique, et il ne reste plus, de manière connue, à procéder à des opérations de personnalisation.

Les figures qui précèdent représentent des géométries de bornes de connexion (et de contacts internes) particulièrement simples, puisque ces bornes (ou ces contacts internes) ont une forme de peigne. Mais bien d'autres formes sont possibles selon l'invention.

C'est ainsi que les figures 8A à 8C représentent des bornes 33, 33' et 33" formées chacune d'une grille. Une telle grille peut être analysée comme étant formée de brins conducteurs montés en parallèle (tous les brins parallèles à un côté donné de la grille) qui croisent au moins un autre brin disposé transversalement. Dans la mesure où les grilles ici représentées sont carrées, les brins principaux croisent un nombre égal d'autres brins conducteurs.

Ces trois figures représentent trois grilles dont la taille de maille est de plus en plus importante, pour une même largeur des brins. On constate que sur la figure 8A, la fraction surfacique laissée dégagée par les brins conducteurs est maximale, tandis que sur la figure 8C cette fraction est minimale. Sur la figure 8A, le rapport entre la taille de maille et la largeur des brins est de l'ordre de 6.6 (taille de maille de 0.80 mm pour des brins de 0.12 mm de large) tandis que ce rapport est de l'ordre de 3.3 (taille de maille de 0.40 mm pour des brins de 0.12 mm) à la figure 8B et de l'ordre de 2.5 (taille de maille de 0.30 mm pour des brins de 0.12 mm de large) pour la figure 8C.

On choisira la configuration de la figure 8A si l'on veut privilégier l'adhérence mécanique, ou au contraire celle de la figure 8C si l'on veut privilégier la conduction électrique, tandis que l'on choisira celle de la figure 8B si l'on veut à la fois une bonne adhérence et une bonne conduction électrique.

On peut noter que, dans les exemples donnés ci-dessus, la largeur des brins conducteurs est égale à la largeur des pistes constituant les spires de l'antenne. Plus généralement, la largeur de ces brins est de préférence choisie entre 120 microns et 250 microns.

En variante non représentée, on peut prévoir des anneaux conducteurs à l'emplacement des croisements de brins, ce qui réduit les risques de décollement.

La figure 9 représente un ensemble de deux bornes de connexion 43 et 44 toutes deux formées de deux grilles dont l'écartement entre les brins prend, selon les endroits, au moins deux valeurs différentes: cet écartement est ici minimum aux extrémités et en partie centrale, tandis que cet écartement est maximum entre les extrémités et la partie centrale. On observe que la quasi-totalité de ces grilles est contenue à l'intérieur du contour maximum du trou.

En variante non représentée, la variation de l'espacement (on peut aussi parler de pas) est continue entre les zones d'écartement minimum et les zones d'écartement maximum.

Il est rappelé que la grille est séparée en deux parties pour tenir compte de ce qu'il faut établir le contact avec deux contacts internes du module.

La figure 10 représente une autre paire de bornes de connexion 53 et 54 formées à partir d'une grille à mailles carrées et à faible espacement. Les contours du gradin sont visualisés sur cette figure, et une boucle blanche représente des contacts internes 23' ou 24'du module qui sont conformés en anneau. Ici encore, il n'est pas nécessaire que l'inlay soit positionné avec précision dans le corps de carte pour garantir qu'il y ait de nombreux points de contact entre cet anneau et les portions droite ou gauche de la grille.

La figure 11 représente une autre géométrie de bornes de connexion 63 et 64, qui diffère de celle des figures 1 à 7 par le fait que, après creusement de la cavité, les brins 63A et 64A, qui sont orientés vers le centre de la cavité, s'étendent entre un brin d'alimentation extérieur 63B ou 64B et un brin intérieur 63C ou 64C auquel ils se raccordent par leurs extrémités.

Sur cette figure apparaissent en outre les contacts internes 73 et 74 du module, comportant chacun, à droite ou à gauche, trois disques 73A ou 74A destinés à une connexion à des fils (non recouverts par les bornes de connexion) raccordés à deux ailes 73B ou 74B situées respectivement à droite ou à gauche de ces disques, ainsi que deux ailes extrêmes 73C ou 74C disposées au dessus et au dessous de ces disques. On peut noter que les brins 63A ou 64A sont plus rapprochés en regard de ces ailes qu'à l'écart de celles-ci. On peut noter que ces contacts internes peuvent être analysés comme étant formés par des brins de piste conducteurs séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins, et que certains de ces brins sont montés en parallèle.

La figure 12 représente schématiquement une variante de réalisation dans laquelle les bornes de connexion 83 et 84 comportent des brins ne sont pas rectilignes comme dans les exemples considérés ci-dessus, mais sont refermés sur eux-mêmes en sorte de former des boucles. Bien entendu, dans leur réalisation, ces boucles sont dissociées de toute manière appropriée en sorte de permettre que les bornes 83 et 84 soient isolées l'une par rapport à l'autre. Comme précédemment, elles coopèrent avec des contacts internes d'un module formant conjointement un anneau entre les bords interne et externe d'un gradin bordant la cavité.

La figure 13 représente une autre variante de réalisation dans laquelle les bornes de connexion 93 et 94 sont formées non plus à partir de brins conducteurs rectilignes ou courbes mais en zig-zag (avec une dissociation appropriée pour séparer les bornes 93 et 94).

On peut noter dans ce qui précède que les zones conductrices sont étroites par rapport à leur longueur, et qu'elles sont en pratique environnées de zones non conductrices se prêtant bien à une bonne adhérence.

En faisant varier les largeurs de brins et/ou des espaces les séparant on peut "spécialiser" différentes zones de collage du module sur la carte en jouant sur le rapport surface cuivre/surface totale. C'est ainsi que, par exemple, les coins des zones formant les bornes de connexion pourront être recouverts de peu de cuivre (on privilégie l'adhérence) alors que dans les zones médianes on privilégiera la conduction électrique (plus de cuivre).

Le rapport entre la surface de matériau conducteur et la surface totale de la zone de collage est avantageusement inférieur à 40%, de préférence compris entre 10% et 30%, avantageusement entre 10 et 20%.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1. Carte à microcircuit comportant un corps de carte dans l'épaisseur duquel sont ménagées des bornes (3, 4, 33, 33', 33", 43, 44, 53, 54, 63, 64, 83, 84) de connexion à un premier composant, et un second composant (20) comprenant ce microcircuit (22) et des contacts internes (23, 24, 23', 24', 73, 74) connectés à ces bornes de connexion par un matériau de liaison mécanique et électrique, caractérisée en ce que l'une au moins des zones de connexion constituées par les bornes de connexion et les contacts internes a une géométrie comprenant des brins de piste conducteurs (3A, 4B, 63A, 64A) séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins de piste.

2. Carte à microcircuit selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bornes de connexion ont une géométrie comprenant de tels brins conducteurs séparés par des espaces au moins aussi larges que ces brins.

3. Carte à microcircuit selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bornes de connexion sont contiguës et le matériau de liaison mécanique et électrique est une colle anisotrope.

4. Carte à microcircuit selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que les brins conducteurs sont montés en parallèle.

5. Carte à microcircuit selon la revendication 4, caractérisée en ce que les brins ont une épaisseur au plus égale à 30 microns.

6. Carte à microcircuit selon la revendication 5, caractérisée en ce que les brins ont une épaisseur au plus égale à 15 microns.

7. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que ces brins croisent au moins un autre brin conducteur transversalement à ceux-ci.

8. Carte à microcircuit selon la revendication 7, caractérisée en ce que ces brins croisent cet autre brin en leurs extrémités.

9. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que ces brins croisent une pluralité d'autres brins conducteurs en sorte de former une grille conductrice (33, 33', 33", 43, 44, 53, 54).

10. Carte à microcircuit selon la revendication 9, caractérisée en ce que cette grille conductrice (43, 44) comporte des mailles d'au moins deux tailles différentes, définissant des zones présentant des rapports différents entre la surface de brins et la surface totale.

11. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ces brins se referment sur eux en sorte de former des boucles (83, 84).

12. Carte à microcircuit selon la revendication 11, caractérisée en ce que ces boucles se coupent.

13. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que certains au moins des brins ont une disposition périodique.

14. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ces brins conducteurs sont répartis en deux lots sensiblement symétriques l'un de l'autre (3A, 4A, 43, 44, 53, 54, 63, 64, 83, 84, 93, 94).

15. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le second composant est monté dans une cavité.

16. Carte à microcircuit selon la revendication 15, caractérisée en ce que cette cavité est débouchante.

17. Carte à microcircuit selon la revendication 15 ou la revendication 16, caractérisée en ce que ces bornes de connexion comportent des brins montés en parallèle et orientés vers le centre de la cavité (63A, 64A).

18. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que deux bornes de connexion sont disposées en regard l'une de l'autre de part et d'autre de cette cavité.

19. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que ces bornes de connexion sont disposées sur des gradins bordant la cavité.

20. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que les contacts internes (23, 24, 73, 74) ont une géométrie comportant des brins conducteurs

21. Carte à microcircuit selon la revendication 20, caractérisée en ce que ces brins sont montés électriquement en parallèle.

22. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisée en ce qu'aussi bien les bornes de connexion que les contacts internes comportent des brins conducteurs qui ont des directions différentes en sorte de se croiser.

23. Carte à microcircuit selon la revendication 22, caractérisée en ce que la surface totale des contacts internes est inférieure à la surface totale des bornes de connexion.

24. Carte à microcircuit selon la revendication 22 ou la revendication 23, caractérisée en ce que les brins des bornes de connexion et ceux des contacts internes sont en regard en des zones dont la surface globale est d'au moins 1.8 mm2.

25. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisée en ce que le rapport entre la surface de matériau conducteur et la surface de matériau sous-jacent est comprise entre 10% et 30%.

26. Carte à microcircuit selon la revendication 25, caractérisée en ce que ce rapport vaut entre 10% et 20% environ.

27. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisée en ce que le second composant est un module comportant un film-support sur la face interne duquel est rapporté le microcircuit et les contacts internes tandis que sur la face externe sont ménagés des contacts externes.

28. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 27, caractérisée en ce que le composant est une antenne (2) réalisée dans l'épaisseur du corps de carte.

29. Carte à microcircuit selon la revendication 28, caractérisée en ce que les bornes de connexion comportent des brins qui ont une largeur qui est sensiblement égale à celles des pistes de l'antenne.

30. Carte à microcircuit selon la revendication 28 ou la revendication 29, caractérisée en ce que la largeur des brins des bornes de connexion est comprise entre 100 microns et 400 microns.

31. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 28 à 30, caractérisée en ce que la largeur des brins des contacts internes est comprise entre 150 microns et 500 microns.